Mise en évidence de la part du génotype dans la croissance végétale.
Différents niveaux d'expression des mutants à croissance en hélice
On peut dégager les niveaux macroscopiques, cellulaires et moléculaires d'expression de ces phénotypes à partir des pages:
Il est important d'établir si les zones concernées par la croissance en hélice correspondent à des secteurs de mérèse ou d'auxèse. A partir de là, on peut réinvestir les connaissances des élèves en leur faisant préciser quel élément guide la direction de la croissance par auxèse des cellules.
Conclusion:
On remarque que la croissance en hélice se fait uniquement dans les zones d'élongation où la disposition des fibres de cellulose guide la croissance, et repose sur une disposition en hélice des microtubules corticaux.
Ces observations peuvent nous amener à nous questionner sur les points suivants:
- Quelle est l'origine de cette disposition en hélice des microtubules?
- Comment la croissance en hélice des microtubules provoque-t-elle une croissance en hélice dans les zones d'auxèse de la plante?
Origine de la disposition spiralée des microtubules:
On peut approfondir le phénotype moléculaire de mutants Lefty et Tor2 à partir de l'analyse sous Anagène des fichiers de séquence peptidiques: Protéines_tubulines_alpha
On peut aussi utiliser le fichier de séquence nucléotidique:
4 allèles de la tubuline alpha
On peut faire déterminer aux élèves quel devrait être l'emplacement des acides aminés affectés par les mutations pour que le microtubule forme une spirale en utilisant le schéma suivant.
L'assemblage des monomères de tubuline en microtubules
La vérification de cette hypothèse se fera en utilisant le fichier de molécule Dimère de tubuline à lire sous Rastsop.
Conclusion:
Le génotype est responsable de la disposition spiralée des microtubules. Les modifications d'acides aminés des zones d'assemblage des monomères et des dimères provoquent en effet un décalage des protofilaments, ce qui vrille le microtubule.
Lien entre microtubule et cellulose
Nous savons maintenant que l'auxèse est dirigée à la fois par la disposition des fibres de cellulose et par la disposition des microtubules.
On peut demander aux élèves de formuler une hypothèse pour établir un lien entre tubuline et cellulose.
L'étude des images montrant la position des molécules de cellulose synthase et des microtubules permettra d'arriver à l'idée que les molécules de cellulose synthase se déplacent sur les microtubules tissant une trame de fibres de cellulose superposée, côté pariétal, sur la disposition des microtubules corticaux.
Un schéma bilan comme celui ci-dessous pourra alors être réalisé.
Microtubules, cellulose synthase et cellulose
Conclusion:
La croissance en hélice met en évidence la part du génotype dans les mécanismes de la croissance:
- les informations apportées par les gènes permettent, entre autre, d'établir la disposition des microtubules corticaux
- ces microtubules guident la croissance des fibres de cellulose de la paroi
- la disposition des fibres de cellulose dirige l'auxèse et donc la croissance des hypocotyles, tiges, racines, pétioles, pédoncules...